JPS5895172A - 冷凍装置用流体制御弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高圧容器型の密閉圧縮機を用いる冷凍装置の流
体制御弁に関する。

一般的なロータリーコンプレツサの如く高圧容器型の密
閉圧縮機（以下ロータリーコンプレッサと呼ぶ）を採用
する小形冷凍装置においては、密閉容器内が高圧側にな
るために一般のレシプロコンプレッサの如く低圧容器型
の密閉圧縮機（以下レシプロコンプレッサと呼ぶ）に比
べて冷凍装置に封入する冷媒量が大巾に増加する。その
−例として、普及型冷凍冷蔵庫ではレシプロ型の冷媒封
入量１６０２程度に対して、ロータリー型では約２６０
を程度となり６０％以上の大巾な増加となる。この冷媒
の増加分１００２のうち一部は高温高圧のスーパーし一
トガスとして、一部は冷凍機油中に溶解して密閉容器中
に滞留しているのである。これらの高温高圧の冷媒は冷
凍装置の温度調節器の働きにより冷凍装置の停止時には
スーツ＜−ヒートガスはガス状態で、冷凍機油中に、溶
解しているものは気化して密閉容器内の高温部分で加熱
され、高温高圧のスーパーヒートガスとなりエバポレー
タに流入する。その第１流路として密閉容器−コンデン
サーキャビラ’）−ｆｚ−ブーエバポレータへと流入し
、コンデンサで放熱されるので常温のスーパー町−トガ
スとして流入するが、エバポレータとの温度差は非常に
大きく、従ってエバポレータを加熱し大きな熱負荷とな
る欠点があった。また、第２流路として密閉容器−圧縮
要素のシリンダ室−サクションラインーエバポレータへ
と高温高圧のスーパー仁−トガスのまま流入しエバポレ
ータを加熱し、これまた大きな熱負荷となる欠点があっ
た。なおこの、密閉容器内の高温高圧ガスがシリンダ室
に流入するのは、現存するロータリーコンプレッサが金
属面接触によるメカニカルシールにてシリンダ室を構成
しているためである。すなわち、このロータリーコンプ
レッサを用いた冷凍装置は以上の如く高温高圧のスーパ
ーヒートガスが多量にエバポレータに流入して大きな熱
負荷となるものであった。そのため従来のレシプロコン
プレッサーに比べて約２０％程度効率の高いロータリー
コンプレッサを実際に冷凍冷蔵庫に取りつけてＪＩＳ　
　Ｃ９６０７電気冷蔵庫及び電気冷凍庫の消費電力試験
にて測定した場合にも効果は大巾に減少し、約６５％程
度の節電量でしかないものであった。この消費電力量の
低減量をロータリーコンプレッサの効率向上相当分に引
き上げるためには、前記第１．第２流路よりエバポレー
タに流入する多量のスーパーヒートガスを阻止すること
である。現在一部に用いられている方法は前記第２流路
を改善する方法で、冷凍装置のサクションラインにチェ
ックパルプを設ける方法やロータリーコンプレッサ内・
部にチェックバルブを設ける方法であるが、前記第１流
路は未改良であるためその効果は小さく、消費電力量の
低減は６チ程度向上する゛のみで合計１０％程度の効果
である。また前記第１流路を改善する方法として考えら
れる方法は、電磁弁をコンデンサ出口に設は冷凍装置の
運転に連動して開閉する手法があるが、電磁弁は高価で
あり、動作時に騒音が発゛生し、またこの電磁弁の制御
回路が必要で電気回路が複雑となり、それ自身が電力を
消費するなどの欠点を有しているものであった。

本発明は以上の欠点に鑑みて、安価で、電気的な制御を
必要とせず、静粛で、かつロータリーコンプレッサ単体
の効率向上と同等以上の高効率化を冷凍装置として図ら
んとする省エネルギー形の冷凍装置用の流体制御弁を提
供せんとするものである。

以下に本発明の一実施例について説明する。１はロータ
リーコンプレッサで、密閉容器２と圧縮要素３と図示し
ない電動要素で構成されている。

また、このロータリーコンプレッサ１は内部に逆止弁を
備えていないものである。そして、冷凍装置ハ、ロータ
リーコンプレッサ１、コンデンサ４、本発明の冷凍装置
用流体制御弁６（以下単に流体制御弁という）の第１の
弁装置５ａ、キャピラリーチー−プロ、エバポレータ７
、前記流体制御弁６の第２の弁装置ｓｂ、サクションラ
イン８、ロータリーコンプレッサ１を順次環状に連結し
て成る。前記流体制御弁５は高圧回路Ａ側に介在される
上方に位置した第１の弁装置５ａと、低圧回路Ｂ側に介
在される下方に位置した第２の弁装置５ｂを略垂直に配
設している。また流体制御弁５は略中空円筒状の高圧側
ケーシング９と、これまた略中空円筒状の低圧側ケーシ
ング１ｏとで外殻１１を形成し両者９，１ｏを一体化し
気密を保持している。１２は前記外殻１１内において第
１の弁装置６ａと第２の弁装置６ｂとに仕切り、前記高
低回路Ａ、Ｂの圧力に応動して上下動するダイヤスラム
（以下圧力応動素子という）である。

前記圧力応動素子１２の下面中央部には圧力応動素子１
２を図中上方に向って付勢するコイルバネ１３を設けで
ある。１４はコイルバネ１３の下端を保持するリティナ
ーであり、圧力応動素子１２の過度の動酋を規制すると
ともに破損を防止する。このリティカ−１４には冷媒流
路を形成するだめの複数個の小孔１４ａ、１４ａ、、、
、、ａが設けである。またこのリティナ−１４は後述の
弁座体１ｏＣに一体的に圧入固定されている。次に上記
した第１の弁装置５ａと第２の弁装置５ｂについて説明
する。高圧側ケーシング９は高圧回路Ａの入口管９ａと
出口管９ｂと弁座体９ｃを有し、この弁座体９ｃと後述
する高圧弁１６とで高圧弁装置としての第′１゛の弁装
置６ａを形成するもの卆ある。すなわち詳しくは圧力応
動素子１２の路中、央には第３図の如く貫通穴１２ａ、
を設け、連結部材１６（以下ホルダという）の突起１５
ａを挿入して圧着密封し、このホルダ１６の上端中央部
に形成した底部が平坦な凹部１５ｂにボール弁よりなる
高圧弁１６をホルダ１６と僅かの間隙１５ｃを設けて僅
かに移動自在にカシメにより固定したものである。すな
わち間隙１５０は弁座体９ｃに対して高圧弁１６の調芯
作用を成す。また低圧側ケーシング１ｏにも入口管１０
ａ、出口管１０ｂ。

弁座体１０ｃを有し、この弁座体１０ｃと後述する低圧
弁１８とで低圧側弁装置としての第２の弁装置６ｂを形
成するもので条る。すなわち詳しくは弁座体１０ｃの路
中夫には外縁部にガス通路を形成する切り欠き１８ａを
設けたリーフ弁よりなる低圧弁１８を移動自在に収納し
たものである。

さらに前記低圧弁１８の上方には低圧弁１８の過度の動
きを規制し、前記コイルバネ１３を保持するリティナ−
１４を弁座体１０ｃに圧入固定している。なお前記低圧
側ケーシング１０と前記弁座体１０ａは第４図の如く弁
座体１０　ｃに形成したネジ１０ｄにて固定し、前記ネ
ジ１０ｄの回転により゛前記コイルバネ１３の付勢力を
調節した後ロウ付などにより密封し気密を保持している
。

次に上記流体制御弁６を冷凍装置に組みこんだ時の作用
について述べる。第１図は冷凍装置が運転中の状態図を
表わしたもので、冷凍装置の高圧側は通常の高圧力であ
り、低圧側も通常の低圧力であるため流体制御弁６の圧
力応動素子１２は高圧回路Ａと低圧回路Ｂとの圧力差に
よってコイルバネ１３を押し下げ、リティナ−１４に当
るまで変形している。従って高圧弁１６は圧力応動素子
１２に一体的に取９つりられたホルダ１５により、弁座
体９Ｃに高圧回路Ａとエバポレータ７に連通ずる低圧回
路Ｂとの圧力差による力がコイルバネ１３の付勢力に打
ち勝って第１の弁装置６ａは開路状態になっている。一
方、第２の弁装置５ｂの低圧弁１８はエバポレータ７よ
り流入するガス流により吹き上げられて弁座体１０ｃと
離れ、リティナ−１４に当接する。ガスは低圧弁１８の
外縁部の切り欠き１８ａとリティナ−１４の隙間より第
１図中矢印へで示゛す如く支障なく流れ第２の弁装置ｓ
　ｂは開路状態となっている。従っテ、ロータリーコン
プレッサ１より吐出された冷媒ガスはコンデンサ４、流
体制御弁６の第１の弁装置６ａ。

キャピラリーチューブ６、エバポレータ７、流体制御弁
６の第２の弁装置６ｂ、サクションライン８、ロータリ
ーコンプレッサ１へと支障なく流れて冷凍作用を行う。

次に冷凍装置の停止中の状態について第２図を用いて説
明する。ロータリーコンプレッサ１の停止によりエバポ
レータ７よりのガス流が停止するので、流体制御弁５の
第２の弁装置５ｂの低圧弁１８は自重で意下し弁座体１
０ｃに当接して第２の弁装置６ｂを閉路状態にする。そ
の結果、ロータリーコンプレッサ１よりのスーパーヒー
トガスがエバポレータ７へと逆流、流入するのを防止す
る。更に時間が経過すると密閉容器２内のスーパーヒー
トガスは圧縮袋゛素３の図示しないシリンダ室に流入し
、さらにサクションライン８へと流入し、流体制御弁６
の低圧側ケーシング１ｏ内に流入する・（図中矢印すで
示す）ので該ケーシング１ｏ内の圧力は急激に上昇し、
高圧側ケーシング９内の圧力と近似となる。前記両ケー
シング９゜１０内の圧力が近似になると圧力応動素子１
２の下方に設けたコイルバネ１３の付勢力が両ケーンン
グ９，１ｏ内の圧力差により、圧力応動素子１２に発生
する力に打ち勝ってホルダ１５が押し上げられ第１の弁
装置６ａは閉路状態となり、コンデンサ４よりのスーパ
ーヒートガスのエバポレータ了への流入を防止する。

更に圧力応動素子１２を上方に付勢するコイルバネ１３
の作用について第６図の冷凍装置の圧力変化図を用いて
説明する。図において、ロータリーコンプレッサ１が停
止すると同時に第２の弁装置６ｂは閉路状態となりロー
タリーコンブレツサ１より逆流するスーパーヒートガス
により低圧回路Ｂのサクションライン８の圧力は急激に
上昇する。この時、第１の弁装置６ａは１だ開路状態で
ありコンデンサ４と高圧回路Ａの圧力は等しく徐々に降
下する。この停止後の微小時間ｔが経過すると圧力応動
素子１２に作用する高圧側ケーシング９内と低圧側ケー
シング１ｏ内との差圧ΔＰと圧力応動素子１２の有効面
積Ｓによって発生する力Ｆｐ　（Ｆｐ　＝ΔＰｘＳ）に
対してコイルバネ１３の付勢力ＦＣが大きくなりホルダ
１６が押し上げられ第１の弁装置６ａは閉路状態となる
。この時点より高圧側ケーシング９内に流入する冷媒が
停止するので高圧回路Ａの出口管９ｂの圧力は急激に低
下する。この圧力低下により高圧弁１６は更に弁座体９
ｃに吸着され、洩れは低減する。なおロータリーコンプ
レッサ１が停止後は第１の弁装置６ａが閉路する迄の微
小時間ｔは約３０秒以下である必要がある。この３０秒
以下というのは冷凍装置の大きさや、ロータリーコンプ
レッサ１の大きさにもよるが冷凍装置が停止後より約４
６秒〜１程度度はコンデンサ４で凝縮されだ液冷媒をキ
ャピラリーチー−プロへ流入し正常な冷凍作用を行うの
で、それ以前に第１の弁装置５ａを閉弁すれば良いため
である。そのためには、前記微小時間ｔをできるだけ小
さくすることが必要であり、このためには前記差圧ΔＰ
が大きな時に第１の弁装置６ａを閉弁させることである
。一方低外気温時の高圧側ケーシング９内と低圧側ケー
シング１０の圧力差はだんだんと小さくなり前記差圧Δ
Ｐを大きく設定すると冷凍装置が運転状態でも第１の弁
装置６ａは閉弁状態となり冷凍作用が行なわれなくなる
。以上より前記差圧ΔＰは２　Ｋ／／ｃａ前後に設定し
ている。冷凍装置の起動時には低圧回路Ｂの圧力は瞬時
に低圧となり圧力応動素子１２は下方に引き下げられ、
ホルダ１６を介して圧力応動素子１２に一体となった高
圧弁１６は下降し、第１の弁装置６ａ−が開弁し正常な
冷凍作用を行う。そして特に上下動す′る圧力応動部材
１２に設けられた連結部材１６及びこの連結部材１６に
設けられた高圧弁１６と、弁座体９ｃの関係において、
圧力応動素子１２の変異あるいは、ボルダ１５と弁座体
９ｃの取付誤差に対して高圧弁１６が移動可能であるの
で弁座体９ｃを確実に閉弁することができる。またホル
ダ１５は圧力応動素子１２に対して突起部１６ａを貫通
穴１．２ａに圧着固定したので、組立に際して圧力応動
素子１２の熱変形等を生じることがなく特性の変化をも
たらすことがない。更にコイルバネ１３の付勢力を調節
する調節装置を弁座体１０ｃに一体的に設けているので
ネジ１ｏｄの回転により差圧ΔＰの設定が正確に行なえ
ると共に、構造簡単にして安価な調節装置である。

以上の説明からも明らかな如く、本発明の冷凍装置用流
体制御弁は高圧回路側に介在、される第１の弁装置と、
低圧回路側に介在される第２の弁装置とを有し、前記第
１の弁装置と第２の弁装置とを前記高圧回路と低圧回路
の圧力差にて応動する圧力応動素子にて区画し、前記第
１の弁装置を前記高圧回路を開閉する高圧弁と、前記圧
力応動素子に連結され前記高圧弁を保持する連結部材と
で構成し、前記第２の弁装置を逆止弁動作を行なうよう
構成するとともに、前記圧力応動素子を前記圧力差が所
定値以下の時前記第１の弁装置が閉塞するように成し、
さらに前記連結部材に保持された高圧弁がわずかの距離
で移動可能にしたものであるから、第１の弁装置は低圧
回路の圧力が低い時に開弁し、高い時は閉弁するように
その圧力に応動するようにしているので冷凍装置が運転
中は通常の冷媒循環を行い、冷凍装置が停止中には逆止
弁機能を有する第２の弁装置がただちに閉弁すると同時
に低圧回路の圧力が急上昇し第１の弁装置を液冷媒が減
圧装置へ流出している微小時間中に閉弁するので、密閉
容器内およびコンデンサ内のスーパーヒートガスがサク
ションラインおよび減圧装置を介してエバポレータに流
入するのを防止する。従って流体制御弁の無いものに比
べて節電効果を大とすると共に電磁弁で制御するものに
比べて安価であり、さらに、制御する電力も必要とせず
、制御回路も不要で余分な電気配線も必要とせず、又な
めらかな動作を行うので騒音が発生しないなどの特徴を
有するものである。また高圧弁はホルダに僅かな間隙を
持って移動自在に固定されているので弁座体とホルダに
嘔付誤差が生じていても高圧弁は弁座体に求心的に閉弁
するので洩れの少い弁機能を保持することができる。又
、第１の弁装置については、圧力応動素子に貫通穴を設
けてホルダの突起部を挿入した後圧着密封しているので
、溶接やロウ付にて固定するのに比べて熱による特性変
化がなく簡便で安価であると共に気密も確実に保持でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の冷凍装置用流体制御弁を備
えた冷凍装置の冷凍サイクル図で運転中の要部断面図、
第２図は第１図相当の停止中の流体制御弁の要部断面図
、第３図は高圧弁部の要部断面図、第４図はバネ付勢力
調節装置の要部断面図、第５図は第１図の冷凍装置の圧
力変化図である。 Ａ・・・・・・高圧回路ＳＢ・・・・・・低圧回路１６
・・・・・・・・・流体制御弁・６ａ・・・・・・第１
の弁装置、５ｂ・・・・・・第２の弁装置）１２・・・
・・・圧力応動素子為１５　、、、、、、ホルダー（連
結部材）、１５　ｃ　、、、、。 間隙−１６・・・・・・高圧弁０ 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 ｑ 第２図 第３図 〆ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）高圧回路側に介在される第１の弁装置とや低圧回
   路側に介在される第２の弁装置とを有し、前記第１の弁
   装置と第２の弁装置とを前記高圧回路と低圧回路の圧力
   差にて応動する圧力応動素子にて区画し、前記第１の弁
   装置を前記高圧回路を開閉する高圧弁と、前記圧力応動
   素子に連結され前記高圧弁を保持する連結部材とで構成
   し、前記第２の弁装置を逆止弁動作を行なうよう構成す
   るとともに、前記圧力応動素子を前記圧力差が所定値以
   下の時前記第１の弁装置が一閉塞するように成し、さら
   に前記連結部材に保持された高圧弁がわずかの距離で移
   動可能にした冷凍装置用流体制御弁。
2. （２）前記連結部材は突起部を有し、この突起部を前記
   圧力応動素子に設けた貫通穴に挿入し圧着固定した特許
   請求の範囲第１項記載の冷凍装置用流体制御弁。